JP4622785B2

JP4622785B2 - 光符号分割多重送信装置

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Publication number: JP4622785B2
Application number: JP2005283419A
Authority: JP
Inventors: 英志岩村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007096747A

Description

この発明は、光符号分割多重送信装置に関するものである。

通信の大容量化のために、一本の光ファイバ伝送路に複数チャネル分の光パルス信号をまとめて伝送する、光時分割多重（ＯＴＤＭ：ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）及び光符号分割多重（ＯＣＤＭ：ＯｐｔｉｃａｌＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などの光多重技術が検討されている。この中で、ＯＣＤＭは、光パルス信号の多重にあたり、多重されるチャネル数の制限がないという優れた特徴を有している。

ＯＣＤＭによれば、送信側では、チャネルごとに異なる符号を用いて、光パルス信号を符号化し、受信側では、送信側と同じ符号を用いて復号化して、元の光パルス信号を得る。ＯＣＤＭにおける符号化及び復号化の方法には、時間拡散法、波長ホッピング法、時間拡散波長ホッピング法などがある。この発明は、時間拡散波長ホッピング法における発明である。

図１〜４を参照して時間拡散波長ホッピング法について説明する。なお、説明の便宜上、光パルス列との表現は、時間軸上で等しい間隔で並ぶ光パルスの総体を指すものとする。また、光パルス信号との表現は、２値デジタル電気信号を反映した光パルス列を意味する場合のみに使用するものとする。

図１は、時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭ通信用の送信装置（以下、単にＯＣＤＭ送信装置と称する。）の概略構成図である。

ＯＣＤＭ送信装置１０は、多波長パルス光源１５、分波器２８、第１〜４送信部３０ａ〜３０ｄ及び多重器５０を備えて構成される。

多波長パルス光源１５は、複数の波長の光が混合された光パルス列を出力する光源である。ここでは、多波長パルス光源１５は、互いに異なる波長であるλ１、λ２、λ３及びλ４の４つの波長成分を含む光パルス列を出力する。

多波長パルス光源１５で生成された光パルス列は、分波器２８で４分岐され、第１〜４送信部３０ａ〜３０ｄに入力される。第１〜４送信部３０ａ〜３０ｄは、互いに同様の構成であるので、代表して第１送信部３０ａについて説明し、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄについての説明は省略する。

第１送信部３０ａに入力された光パルス列は、光パルス信号発生器３２に入力される。光パルス信号発生器３２は、例えば、電界吸収型半導体光変調器を用いて構成される。光パルス信号発生器３２のゲートには、２値デジタル電気信号（図中、矢印Ｓ１０で示す。）が入力され、光パルス信号発生器３２は、当該２値デジタル電気信号Ｓ１０の信号パターンを反映した、光パルス信号を出力する。

光パルス信号は、符号化部４０に入力され、符号化される。符号化部４０は、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いて構成されており、第１送信部３０ａに入力された光パルス信号が符号化される。ここで、第１送信部３０ａが備える符号化部での符号化に用いられる符号を、ｃｏｄｅ（コード）１１とする。第１送信部３０ａで符号化された信号を第１符号化送信信号（図中、矢印Ｓ１４ａで示す。）と称する。

同様に、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄに入力された光パルス列は、それぞれ２値デジタル電気信号の信号パターンを反映した光パルス信号を生成し、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符号化部で、それぞれ異なる符号で符号化される。ここで、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符号化部での符号化に用いられる符号を、それぞれ、ｃｏｄｅ１２〜ｃｏｄｅ１４とする。その結果、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄから、第２符号化送信信号（図中、矢印Ｓ１４ｂで示す。）、第３符号化送信信号（図中、矢印Ｓ１４ｃで示す。）及び第４符号化送信信号（図中、矢印Ｓ１４ｄで示す。）が出力される。

第１〜４送信部３０ａ〜３０ｄで符号化された光パルス信号は、多重器５０において、多重化された後、送信される。ここで、符号化された光パルス信号を多重化した信号（図中、矢印Ｓ２０で示す。）を光符号分割多重（ＯＣＤＭ）信号と称する。

図２（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭの符号化について説明する。ここでは、簡単のため、２つの異なる符号で符号化された信号を多重化する、２多重ＯＣＤＭの例につき説明する。図２（Ａ）は、光パルス信号の１つの光パルスを示している。図２（Ａ）に示される光パルスでは、λ１〜λ４の波長成分が混合されている。この光パルスは、ｃｏｄｅ１１で与えられる符号で符号化されて、図２（Ｂ）に示すように、波長成分ごとの光パルスに分解されて、波長成分ごとに時間軸上の異なる位置に配列される。

同様に、図２（Ｃ）に示される、波長λ１〜λ４の光が混合された光パルス信号を、ｃｏｄｅ１１とは異なる、ｃｏｄｅ１２で与えられる符号で符号化する。この符号化により、図２（Ｄ）に示されるように、波長成分ごとの光パルスに分解されて、波長成分ごとに時間軸上の異なる位置に配列される。このｃｏｄｅ１１で符号化された第１符号化送信信号と、ｃｏｄｅ１２で符号化された第２符号化送信信号とが多重されて、図２（Ｅ）に示される、２多重ＯＣＤＭ信号になる。

図３は、時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭ通信用の受信装置（以下、単にＯＣＤＭ受信装置と称する。）の概略構成図である。

ＯＣＤＭ受信装置１１０は、分波器１２０と第１〜４受信部１３０ａ〜１３０ｄを備えている。ＯＣＤＭ受信装置１１０は、受信したＯＣＤＭ信号Ｓ２０を、分波器１２０で４つに分岐して、第１〜４受信部１３０ａ〜１３０ｄに送る。第１〜４受信部１３０ａ〜１３０ｄの構成は、同様であるので、代表して第１受信部１３０ａについて説明し、第２〜４受信部１３０ｂ〜１３０ｄについての説明は省略する。

第１受信部１３０ａは、復号化部１４０、時間ゲート処理器１５０、クロック抽出回路１６０、光電変換器１９０を備えている。第１受信部１３０ａが備える復号化部１４０は、図１を参照して説明した第１送信部３０ａが備える符号化部４０と同じ符号（ｃｏｄｅ１１）を有している。同様に、第２〜４受信部１３０ｂ〜１３０ｄが備える復号化部は、それぞれ、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符号化部と同じ符号（ｃｏｄｅ１２〜ｃｏｄｅ１４）を有している。

図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、ＯＣＤＭの復号化について説明する。ここでは、図２を参照して説明した、２多重ＯＣＤＭ信号を復号化する例を示している。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、２多重ＯＣＤＭ信号の復号化について説明するための図である。図４（Ａ）は、受信したＯＣＤＭ信号をｃｏｄｅ１１で与えられる符号で復号化した信号を示す図であり、図４（Ｃ）は、受信したＯＣＤＭ信号をｃｏｄｅ１２で与えられる符号で復号化した信号を示す図である。

このように、各復号器で復号された光パルス信号は、当該復号器と符号が一致した自己相関信号と、当該復号器と符号が一致していない相互相関信号を含んでいる。例えば、第１受信部３０ａが備える復号器（以下、第１復号器と称することもある。）で復号化された光パルス信号については、第１符号化送信信号を第１復号器で復号化した光パルス信号が、自己相関信号である。一方、第２符号化送信信号を第１復号器で復号化した光パルス信号が、相互相関信号になる。同様に、第２受信部３０ｂが備える復号器（以下、第２復号器と称することもある。）で復号化された光パルス信号については、第２符号化送信信号を第２復号器で復号化した光パルス信号が自己相関信号であり、第１符号化送信信号を第２復号器で復号化した光パルス信号が相互相関信号になる。

ここで、復号化された結果得られる光パルス信号では、相互相関信号がいわゆる干渉雑音になる。符号化による多重数が増加すると、相互相関信号による干渉雑音が増加するため、復号化された信号の誤り率が増大する。そこで、信号の誤り率を減少させるため、時間ゲート処理を行う必要がある（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、時間ゲート処理とは、所望の時間間隔で信号を抜き出す処理であって、復号化された信号に対して、自己相関信号が入力された時間だけゲートを開いて通過させ、相互相関信号が入力された時間はゲートを閉じることにより、自己相関信号のみを抽出する処理である。図４（Ｂ）及び図４（Ｄ）は、それぞれ、第１復号器及び第２復号器で復号化された信号に対して、時間ゲート処理を行うことによって、抜き出された信号を示している。この時間ゲート処理を行うためには、時間ゲートの時間間隔を規定するクロック信号が必要であり、送信部側のクロック信号と同じ周波数のクロック信号を抽出する必要がある。

従来のＯＣＤＭ受信装置では、復号化部１４０で復号化された信号を２つに分岐して、一方をクロック抽出回路１６０に送り、当該クロック抽出回路１６０でクロック信号（図３中、矢印Ｓ３６で示す。）を抽出している（例えば、非特許文献２参照）。

時間ゲート処理器１５０には、復号化部１４０で復号化された信号が入力されている。時間ゲート処理を行う時間ゲート処理器１５０として、例えばＥＡＭを用いることができる。時間ゲート処理器１５０のゲートには、クロック抽出回路１６０で抽出されたクロック信号Ｓ３６が入力され、自己相関信号のみを抽出する。時間ゲート処理器１５０の出力を、光アンプ１５２ａに入力して増幅する。光アンプ１５２ａとして、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器を用いることができる。光アンプ１５２ａの出力部に、ＡＳＥカットフィルタ１５２ｂを配置し、ＡＳＥ成分を除去する。このＡＳＥカットフィルタ１５２ｂからの出力信号は、光電変換器１９０に入力され、電気信号に変換された後、出力される。
外林秀之、中條渉、北山研一著「光符号分割多重を用いたペタビット級フォトニックネットワーク基盤技術」通信総合研究所季報Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．１、２００２ＨｉｄｅｙｕｋｉＳｏｔｏｂａｙａｓｈｉ，ＷａｔａｒｕＣｈｕｊｏ、Ｋｅｎ−ｉｃｈｉＫｉｔａｙａｍａ、"ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＶｉｒｔｕａｌＯｐｔｉｃａｌＣｏｄｅ／ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＰａｔｈＮｅｔｗｏｒｋ"、ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＬＥＣＴＥＤＩＮＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．８，ＮＯ．３，Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ２００２

しかしながら、非特許文献２に開示されている、従来のＯＣＤＭ受信装置では、クロック信号を復号化された信号から抽出しているので、クロック信号は、大きな時間ジッタを有するため、時間ゲート処理後の自己相関信号に揺らぎが生じてしまう。

そこで、この出願に係る発明者らが鋭意研究を行ったところ、受信部において、復号化される前の、すなわち符号化された状態の符号化信号からクロックを抽出し、さらに、このクロックの抽出の際に、１つの波長を選択し、その選択された波長の光強度を、符号ごとに異なるように設定することで、時間ジッタが低減されることを見出した。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、ファイバブラッググレーティング型の符号器を用いて符号化するに当たり、符号器から反射される光パルスの光強度を波長ごとに異ならせることによって、受信装置で時間ゲート処理の際に用いられるクロック信号の時間ジッタを低減する、光符号分割多重送信装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、この発明の光符号分割多重送信装置は、チャネル数に等しい数の送信部を備えていて、時間拡散波長ホッピング符号を用いた符号化によって得られる光符号分割多重信号を送信する。

送信部の各々は、変調器と符号器とを備えている。変調器は、光パルス列を、チャネル数に等しい数の波長成分を備え、かつ、送信信号を表す電気パルス信号を反映した光パルス信号に変換する。符号器は、ファイバブラッググレーティング型であり、光パルス信号に対して波長成分ごとに異なる遅延時間を与えて反射させることにより、時間拡散波長ホッピング符号を用いた符号化を行って、符号化光パルス信号を生成する。

ファイバブラッググレーティング型の符号器は、互いに異なる波長の光を反射させる単位ファイバブラッググレーティングを当該符号器における光の伝播方向に順次に備えている。送信部の各々が備える符号器は、全反射量が互いに等しく設定され、かつ、１つの単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率が、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率、及び、他の符号器が備える、同じ波長の光を反射する単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率よりも高く設定されている。

ここで、ファイバブラッググレーティング型の符号器は、各波長の光を反射させる単位ファイバブラッググレーティングを当該符号器の伝播方向に順次に備え、各符号器について、１つの単位ファイバブラッググレーティングの伝播方向の長さを、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングの伝播方向の長さよりも長くすることで、１つの波長の光に対する反射率を、他の波長の光に対する反射率よりも高く設定できる。

また、各符号器について、１つの単位ファイバブラッググレーティングの結合係数が、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングの結合係数と異なっている構成とすることで、１つの波長の光に対する反射率を、他の波長の光に対する反射率よりも高く設定できる。

この発明の光符号分割多重送信装置によれば、ファイバブラッググレーティング型の符号器を用いて符号化するに当たり、符号器から反射される光パルスの光強度を、符号ごとに１つの波長について高くしている。

この結果、光符号分割多重受信装置で受信した光符号分割多重信号から、クロックを抽出する際に、符号化された状態の符号化信号の１つの波長成分からクロック信号を生成すると、時間ジッタを低減することができる。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の位置、大きさ及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。

図１及び図５を参照して、この発明の光符号分割多重送信装置について説明する。ここでは、時間拡散波長ホッピング法による４つの符号で、それぞれ符号化された４つの符号化信号を多重化した、３波符号の４多重ＯＣＤＭ信号を受信した場合を例にとって説明する。ここで、３波符号の４多重ＯＣＤＭとは、符号化の際に、各符号について、λ１〜λ４の４つの波長から３つの波長を選択して符号化することをいう。ここでは、第１〜４送信部３０ａ〜ｄが備える符号化部での符号化に用いられる符号をそれぞれｃｏｄｅ（コード）２１〜ｃｏｄｅ２４で表す。

この発明の光符号分割多重送信装置は、符号器４０以外の構成は、図１を参照して説明した、従来の送信装置と同様のものを用いることができる。

多波長パルス光源１５は、複数の波長の光が混合された光パルス列を出力する光源である。ここでは、多波長パルス光源１５が、互いに異なる波長であるλ１、λ２、λ３及びλ４の４つの波長成分を含む光パルス列を出力する例について説明する。

多波長パルス光源１５は、第１〜４の光源２０ａ〜２０ｄ、合波器２２、光パルス列発生器２４及びクロック発生装置２６を備えて構成される。第１〜４の光源２０ａ〜２０ｄとして、例えば、半導体レーザダイオード（ＬＤ）が用いられる。第１〜４の光源２０ａ〜２０ｄは、それぞれ波長λ１〜λ４の連続光を出力する。第１〜４の光源２０ａ〜２０ｄから出力された波長λ１〜λ４の連続光は、合波器２２で多重された後、光パルス列発生器２４に入力される。光パルス列発生器２４は、例えば、電界吸収型半導体光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎＭｏｄｕｌａｔｏｒ）を用いて構成される。光パルス列発生器２４は、クロック発生装置２６で発生された電気クロック信号の周期に等しい周期で、光パルス列を発生する。光パルス列を構成する各光パルスは、λ１〜λ４の波長成分を含んでいる。

第１送信部３０ａに入力された光パルス列は、光パルス信号発生器３２に入力される。光パルス信号発生器３２は、例えば、ＥＡＭを用いて構成される。光パルス信号発生器３２のゲートには、２値デジタル電気信号（図中、矢印Ｓ１０で示す。）が入力され、光パルス信号発生器３２は、当該２値デジタル電気信号Ｓ１０の信号パターンを反映した、光パルス信号を出力する。

光パルス信号は、符号化部４０に入力され、符号化される。符号化部４０は、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いて構成されており、第１送信部３０ａに入力された光パルス信号が符号化される。ここで、第１送信部３０ａで符号化された信号を第１符号化送信信号Ｓ１４ａと称する。

同様に、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄに入力された光パルス列は、それぞれ２値デジタル電気信号の信号パターンを反映した光パルス信号を生成し、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符号化部で、それぞれ異なる符号で符号化される。この結果、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄから、第２符号化送信信号Ｓ１４ｂ、第３符号化送信信号Ｓ１４ｃ及び第４符号化送信信号Ｓ１４ｄが出力される。

３波符号の４多重ＯＣＤＭの場合、例えば、第１符号化送信信号Ｓ１４ａは、波長成分としてλ２、λ３及びλ４を含み、第２符号化送信信号Ｓ１４ｂは、波長成分としてλ１、λ３及びλ４を含み、第３符号化送信信号Ｓ１４ｃは、波長成分としてλ１、λ２及びλ４を含み、第４符号化送信信号Ｓ１４ｄは、波長成分としてλ１、λ２及びλ３を含むものとする。

図５を参照して、３波符号の４多重ＯＣＤＭに用いられる符号化部について説明する。図５は、３波符号の４多重ＯＣＤＭに用いられる符号化部について説明するための図であって、第１送信部３０ａが備える符号化部を例にとって示している。

符号化部４０ａは、サーキュレータ４２、符号器４４及び終端器４６を備えて構成される。符号化部４０ａに入力された光パルス信号（図中、矢印Ｓ１２で示す。）は、サーキュレータ４２を介して符号器４４へ送られる。符号器４４は、例えば、ファイバブラッググレーティングで構成される。符号器４４は、それぞれ、λ２、λ３、及びλ４の波長の光を反射する単位ファイバグレーティング（単位ＦＢＧ）を、符号器４４での光の伝播方向に対して直列に配して構成される。

波長λ１、λ２、λ３及びλ４が混合された光パルス信号Ｓ１２のうち、λ２で示した単位ＦＢＧからは、波長がλ２である成分が反射される。同様に、λ３で示した単位ＦＢＧからは、波長がλ３である成分が反射され、及び、λ４で示した単位ＦＢＧからは、波長がλ４である成分が反射される。これらの符号器４４で反射された光信号は、サーキュレータ４２を介して、第１符号化送信信号Ｓ１４ａとして出力される。このように、符号化部４０ａにおいて符号化された第１符号化送信信号Ｓ１４ａは、波長λ２、λ３及びλ４の波長成分を含む信号になる。

第１〜４送信部３０ａ〜３０ｄで、それぞれ符号化された第１〜４符号化送信信号Ｓ１４ａ〜１４ｄは、多重器５０において、多重化された後、ＯＣＤＭ信号として送信される。

ここで、第１送信部３０ａが備える符号器での、光パルス信号の各波長成分の反射量の和である全反射量、第２送信部３０ｂが備える符号器での全反射量、第３送信部３０ｃが備える符号器での全反射量、及び、第４送信部３０ｄが備える符号器での光パルス信号の全反射量は、全て等しくしてある。例えば、第１送信部３０ａが備える符号器での全反射量が、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符号器での全反射量よりも大きく設定されている場合、ＯＣＤＭ受信装置で第２〜４符号化送信信号を復号化する際に、第１符号化送信信号に起因する相互相関信号の光強度が大きくなり、符号誤り率を高める恐れがあるからである。

第１〜４符号化送信信号Ｓ１４ａ〜Ｓ１４ｄについて、それぞれ１つの波長の光に対する反射率を、他の波長の光に対する反射率よりも高くする。ファイバブラッググレーティングの反射率は、単位ＦＢＧの長さ、単位ＦＢＧで反射される光の波長（ブラッグ波長）、光とグレーティングとの結合係数などをパラメータとして決まる。また、結合係数は、屈折率変調量に応じて変化する。従って、これらのパラメータを変化させることによって、単位ＦＢＧごとの反射率を設定できる。

例えば、１つの波長の光を反射させる単位ＦＢＧの長さＬを他の単位ＦＢＧと異なる長さにすることで、光の反射率を変えることができる。また、各波長に対する単位ＦＢＧの長さを等しくし、屈折率変調量を変化させることによって、光の反射率を変えることができる。

ここでは、チャネルごと、すなわち、送信部の各々について異なる波長の光に対する反射率を高く設定している。例えば、波長成分としてλ２、λ３及びλ４を含む第１符号化送信信号については、波長λ４に対する単位ＦＢＧの長さＬ１を、波長λ２及びλ３に対する単位ＦＢＧの長さＬ２よりも長くすることにより、波長λ４の光強度を高くしている。同様に、波長成分としてλ１、λ３及びλ４を含む第２符号化送信信号Ｓ１４ｂについては、波長λ３の光強度を高くし、波長成分としてλ１、λ２及びλ４を含む第３符号化送信信号Ｓ１４ｃについては、波長λ２の強度を高くし、波長成分としてλ１、λ２及びλ３を含む第４符号化送信信号Ｓ１４ｄについては、波長λ１の強度を高くする。

図６を参照して、この発明のＯＣＤＭ受信装置について説明する。図６は、この発明のＯＣＤＭ受信装置の概略構成図である。

ＯＣＤＭ受信装置１１１は、分波器１２０と第１〜４受信部１３１ａ〜１３１ｄを備えている。ＯＣＤＭ受信装置１１１で受信したＯＣＤＭ信号Ｓ２０は、分波器１２０で４分岐された後、第１〜４受信部１３１ａ〜１３１ｄへ送られる。第１〜４受信部１３１ａ〜１３１ｄの構成は、同様であるので、代表して第１受信部１３１ａについて説明し、第２〜４受信部１３１ｂ〜１３１ｄについての説明は省略する。

第１受信部１３１ａは、復号化部１４１、時間ゲート処理器１５０、光アンプ１７２ａ、ＡＳＥカットフィルタ１７２ｂ、クロック抽出回路１６１及び光電変換器１９０を備えている。

第１受信部１３１ａが備える復号化部１４１は、サーキュレータ１４３及び復号器１４５を備えており、第１送信部３０ａが備える符号器と同じ符号（ｃｏｄｅ２１）を有している。第１送信部３０ａが備える符号化部４０を、図５を参照して説明したＦＢＧを用いる構成とした場合、第１受信部１３１ａが備える復号器１４５は、第１送信部３０ａが備える符号器と同様のものを用いることができる。復号化部１４１が備える復号器１４５は、符号化部４０が備える符号器４４と、サーキュレータ１４３に接続される端が逆になっている。なお、復号器１４５の波長λ２、λ３及びλ４のそれぞれに対する単位ＦＢＧは、全て同じ長さにするなどして、反射率を等しくしておいても良い。

サーキュレータ１４３は、分波器１２０で４つに分岐されたＯＣＤＭ信号の１つの信号を復号器１４５へ送り、及び、復号器１４５から入力された復号化信号を時間ゲート処理器１５０へ送る。

第１受信部１３１ａが備える復号器１４５は、受信したＯＣＤＭ信号の波長λ２、λ３及びλ４の成分を反射する。第１受信部１３１ａが備える復号器１４５は、第１送信部３０ａが備える符号器と同じ符号（ｃｏｄｅ２１）を持つので、第１送信部３０ａが備える符号化部４０で符号化された信号は、符号器１４５で復号化されて、自己相関信号として光パルス信号を復元できる。また、第２〜４送信部３０ｂ〜３０ｄが備える符合化部で符号化された信号は、第１受信部１３１ａが備える復号器が有する符号（ｃｏｄｅ２１）と異なる符号（ｃｏｄｅ２２〜ｃｏｄｅ２４）で符号化されているので、第１送信部３０ａが備える符号化部４０で符号化された信号は復元されず、相互相関信号となる。

復号器１４５は、それぞれλ２、λ３及びλ４の成分を反射する単位ＦＢＧを備えているので、λ１の成分は、復号器１４５を透過する。復号器１４５を透過する信号は、復号化されていない、すなわち符号化された状態の符号化信号である。ｃｏｄｅ２２、ｃｏｄｅ２３及びｃｏｄｅ２４が示す符号で符号化された信号は、それぞれ、λ１の成分を含んでいるので、復号器１４５を透過する符号化信号には、光パルス列の１周期の間に、時間軸上で３箇所に波長λ１の成分が含まれている。

この符号化信号は、クロック抽出回路１６１に送られる。クロック抽出回路１６１は、波長フィルタ１７１、光アンプ１７２ａ、ＡＳＥカットフィルタ１７２ｂ、第１クロック信号生成部１７０及び第２クロック信号生成部１８０を備えている。

符号化信号には、波長λ１の成分に加えて、復号器１４５で反射されずに透過した、波長λ２、λ３及びλ４の微弱な成分が含まれている。そこで、波長フィルタ１７１により、波長λ２、λ３及びλ４の成分を遮断する。このとき、遮断の効果を高めるために、波長フィルタ１７１として、同じ透過波長領域を有する第１波長フィルタ１７１ａ及び第２波長フィルタ１７１ｂを直列に２つ配置している。

波長フィルタ１７１を透過した符号化信号は、光アンプ１７２ａに入力されて増幅される。光アンプ１７２ａとして、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器を用いることができる。エルビウム添加光ファイバ増幅器では、光ファイバ内の誘導放出によって増幅された自然放出光（ＡＳＥ：ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔｅｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）の強度が増加し、増幅器としての雑音が増加する。そこで、光アンプ１７２ａの出力部に、ＡＳＥカットフィルタ１７２ｂを配置し、ＡＳＥ成分を除去する。

符号化信号は、波長フィルタ１７１、光アンプ１７２ａ及びＡＳＥカットフィルタ１７２ｂを透過した後、第１符号化信号及び第２符号化信号の２つに分岐される。一方の第１符号化信号は、第１クロック信号生成部１７０に入力され、及び、他方の第２符号化信号は、第２クロック信号生成部１８０に入力される。

第１クロック信号生成部１７０は、第１符号化信号が入力される光電変換器１７３、バンドパスフィルタ１７５、リミティングアンプ１７７、及び、第１クロック信号を出力する第１可変遅延器１７９をこの順に接続して構成されている。また、第２クロック信号生成部１８０は、第２符号化信号が入力される強度変調器１８１、２Ｒレシーバ１８３、クロック再生回路１８５、及び、第２クロック信号を出力する第２可変遅延器１８７をこの順に接続して構成されている。

第１クロック信号生成部１７０に送られた第１符号化信号は、先ず、光電変換器１７３に送られて、光電変換器１７３で電気信号に変換される。光電変換器１７３としては、例えば、任意好適な従来周知のフォトダイオードを用いることができる。光電変換器１７３の出力である電気信号は、バンドパスフィルタ１７５に入力される。このバンドパスフィルタ１７５として、予め定められたデータの伝送レートに応じた、遮断周波数を備えるバンドパスフィルタを用いる。例えば、１０Ｇｂｐｓの伝送レートの場合は、１０ＧＨｚ付近の信号を透過させるバンドパスフィルタを用いるのが良い。このバンドパルフィルタ１７５は、ＯＣＤＭ送信装置が備えるクロック発生装置（図１中、符号２６で示す部分）の周波数と異なる周波数の電気信号を遮断して、クロック発生装置２６の周波数と等しい周波数の電気信号を出力する。このとき、遮断の効果を高めるために、同じ透過周波数を有する第１バンドパスフィルタ１７５ａ及び第２バンドパスフィルタ１７５ｂを直列に２つ配置している。

ここで、第１クロック信号は、波長フィルタ１７１により、１つの波長成分から抽出されており、例えば、従来の複数の波長成分から抽出されるクロック信号に比べて、強度ジッタ及び時間ジッタが小さくなる。また、１つの符号に対する光強度が、他の符号に対する光強度よりも強くなるように符号化を行っているので、後述するように時間ジッタをさらに低減させることができる。

図７を参照して、１つの波長成分の光について、コードごとに光強度を変化させた場合の、符号化信号とクロック信号との関係について説明する。

図７（Ａ）〜（Ｇ）は、それぞれ、上段に第４受信部が備える波長フィルタの出力部分の光信号を示し、下段にバンドパスフィルタの出力部分のクロック信号を示している。第４受信部が備える復号器は、ｃｏｄｅ２４の符号を有しているので、すなわち、波長λ１、λ２及びλ３を反射させるので、波長フィルタでは、波長λ４の成分のみを透過させている。従って、図７（Ａ）〜（Ｇ）の上段は、復号化されるまえの符号化信号の波長λ４の成分を示している。図７（Ａ）〜（Ｇ）では、横軸に時間（ｐｓ）を取って示し、縦軸に、光信号及びクロック信号の強度を任意単位（ａ．ｕ．）で示している。

図７（Ａ）は、符号化の際に、符号ごとに光強度が均一の場合を示し、図７（Ｂ）は、ｃｏｄｅ２１（Ｃ１）に対して、ｃｏｄｅ２２（Ｃ２）及びｃｏｄｅ２３（Ｃ３）の光強度を１ｄＢだけ弱くした場合を示している。同様に、図７（Ｃ）は、ｃｏｄｅ２１に対して、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光強度を２ｄＢだけ弱くした場合、図７（Ｄ）は、ｃｏｄｅ２１に対して、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光強度を３ｄＢだけ弱くした場合、図７（Ｅ）は、ｃｏｄｅ２１に対して、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光強度を４ｄＢだけ弱くした場合、図７（Ｆ）は、ｃｏｄｅ２１に対して、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光強度を５ｄＢだけ弱くした場合を示している。また、図７（Ｇ）は、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光を含まない場合を示している。

図７（Ａ）〜（Ｆ）に示されるように、ｃｏｄｅ２１に対する、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の光強度を弱くしていくと、バンドパスフィルタ１７５の出力信号の時間軸方向の幅、すなわち、時間ジッタが減少していくことがわかる。例えば、図７（Ａ）に示される光強度が均一の場合は、バンドパスフィルタの時間軸方向の幅が２０ｐｓ程度であるのに対して、図７（Ｅ）に示される４ｄＢだけ弱くした場合は、１０ｐｓ程度まで減少している。

さらに、図７（Ｆ）に示されるように、５ｄＢ弱くすると、バンドパスフィルタの出力信号の時間軸方向の幅は、図７（Ｇ）に示される、ｃｏｄｅ２２及びｃｏｄｅ２３の信号を含まない場合と同程度になる。

従って、符号器の反射特性を改良することにより、同一波長内の複数のコードのうち１つのコードについて信号を大きくすることで、バンドパスフィルタの出力の時間ジッタを低減させることができ、この結果、クロック信号の時間ジッタを低減させることができる。

このため、光符号分割多重受信装置で受信した光符号分割多重信号から、クロックを抽出する際に、時間ジッタを低減することができる。

バンドパスフィルタ１７５から出力されたクロック信号としても用いられる電気信号は、リミティングアンプ１７７に入力される。リミティングアンプ１７７は、振幅が所定のレベルよりも大きくならないようにする回路である。リミティングアンプ１７７を用いることにより、電気信号の強度方向の揺らぎ（強度ジッタ）を低減させることができる。

このリミティングアンプ１７７の出力信号は、光パルス列と周波数が等しくなっている。第１可変遅延器１７９は、リミティングアンプ１７７の出力信号を、第２符号化信号の光パルスと時間軸上での位置が一致するように調整し、第１クロック信号として第１クロック信号生成部１７０より出力する。

第１クロック信号は、第２クロック信号生成部１８０に送られ、第２クロック信号生成１８０部が備える強度変調器１８１のゲートに入力される。

第２クロック信号生成部１８０に送られた第２符号化信号は、強度変調器１８１に入力される。強度変調器１８１として、従来周知のＥＡＭを用いることができる。

強度変調器１８１は、第２符号化信号に対して、第１クロック信号により、時間ゲート処理を行い、光パルス列の１周期ごとに１つの光パルスを抽出する。強度変調器１８１の出力を、光アンプ１８２ａに入力して増幅する。光アンプ１８２ａとして、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器を用いることができる。光アンプ１８２ａの出力部に、ＡＳＥカットフィルタ１８２ｂを配置し、ＡＳＥ成分を除去する。ＡＳＥ成分が除去された光信号を電気クロック信号に変換するが、時間ジッタをより低減するために、２Ｒレシーバ１８３及びクロック再生回路（ＣＤＲ：ＣｌｏｃｋＤａｔａＲｅｃｏｖｅｒｙ）１８５を用いている。２Ｒレシーバ１８３としては、例えば、ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社製のＲ６０２（製品名）を用いることができる。また、ＣＤＲ１８５としては、例えば、ＮＴＴエレクトロニクス社製のＭＯＳ４３ＣＭ（製品名）を用いることができる。第２可変遅延器１８７は、ＣＤＲ１８５の出力信号を、復号化信号の光パルスと時間軸上での位置が一致するように調整し、第２クロック信号として第２クロック信号生成部１８０より出力させる。

時間ゲート処理器１５０には、復号化部１４１で復号化された信号が入力されている。時間ゲート処理器１５０のゲートには、第２クロック信号が入力され、自己相関信号のみを抽出する。

この発明の光符号分割多重送信装置を用いると、従来の光強度が符号ごとに等しい場合に比べて、バンドパスフィルタの出力での、時間ジッタが低減される。従って、クロック抽出回路として、第２クロック信号生成部を備えずに、第１クロック信号生成部より出力される第１クロック信号を時間ゲート処理器１５０のゲートに入力する構成としても良い。

時間ゲート処理器１５０の出力を、光アンプ１５２ａに入力して増幅する。光アンプ１５２ａとして、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器を用いる。光アンプ１５２ａの出力部に、ＡＳＥカットフィルタ１５２ｂを配置し、ＡＳＥ成分を除去する。この時間ゲート処理器１５０からの出力信号は、光電変換器１９０に入力され、電気信号（図中、矢印Ｓ３８ａで示す。）に変換された後、出力される。

時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭ送信装置の概略構成図である。時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭの符号化について説明するための図である。時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭ受信装置の概略構成図である。時間拡散波長ホッピング法を用いる、ＯＣＤＭの復号化について説明するための図である。３波符号の４多重ＯＣＤＭに用いられる符号化部について説明するための図である。この発明のＯＣＤＭ受信装置の概略構成図である。符号化信号とクロック信号を示す図である。

符号の説明

１０ＯＣＤＭ送信装置
１５多波長パルス光源
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ光源
２２合波器
２４光パルス列発生器
２６クロック発生装置
２８分波器
３０ａ第１送信部
３０ｂ第２送信部
３０ｃ第３送信部
３０ｄ第４送信部
３２光パルス信号発生器
４０、４０ａ符号化部
４２、１４３サーキュレータ
４４符号器
４６終端器
５０多重器
１１０、１１１ＯＣＤＭ受信装置
１２０分波器
１３０ａ、１３１ａ第１受信部
１３０ｂ、１３１ｂ第２受信部
１３０ｃ、１３１ｃ第３受信部
１３０ｄ、１３１ｄ第４受信部
１４０、１４１復号化部
１４５復号器
１５０時間ゲート処理器
１５２ａ、１７２ａ、１８２ａ光アンプ
１５２ｂ、１７２ｂ、１８２ｂＡＳＥカットフィルタ
１６０、１６１クロック抽出回路
１７０第１クロック信号生成部
１７１、１７１ａ、１７１ｂ波長フィルタ
１７３光電変換器
１７５、１７５ａ、１７５ｂバンドパスフィルタ
１７７リミティングアンプ
１７９第１可変遅延器
１８０第２クロック信号生成部
１８１強度変調器
１８３２Ｒレシーバ
１８５クロック再生回路
１８７第２可変遅延器
１９０光電変換器

Claims

チャネル数に等しい数の送信部を備える、時間拡散波長ホッピング符号を用いた符号化によって得られる光符号分割多重信号を送信する送信装置であって、
前記送信部の各々は、
光パルス列を、前記チャネル数に等しい数の波長成分を備え、かつ、送信信号を表す電気パルス信号を反映した光パルス信号に変換する変調器と、
前記光パルス信号に対して、波長成分ごとに異なる遅延時間を与えて反射させることにより、時間拡散波長ホッピング符号を用いた符号化を行って、符号化光パルス信号を生成する、ファイバブラッググレーティング型の符号器と
を備え、
前記ファイバブラッググレーティング型の符号器は、互いに異なる波長の光を反射させる単位ファイバブラッググレーティングを当該符号器における光の伝播方向に順次に備え、
前記送信部の各々が備える前記符号器は、全反射量が互いに等しく設定され、かつ、１つの単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率が、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率、及び、他の符号器が備える、同じ波長の光を反射する単位ファイバブラッググレーティングにおける反射率よりも高く設定されている
ことを特徴とする光符号分割多重送信装置。
前記送信部の各々が備える前記符号器について、前記１つの単位ファイバブラッググレーティングの伝播方向の長さを、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングの伝播方向の長さよりも長くしている
ことを特徴とする請求項１に記載の光符号分割多重送信装置。
前記送信部の各々が備える前記符号器について、前記１つの単位ファイバブラッググレーティングの結合係数が、同じ符号器が備える他の単位ファイバブラッググレーティングの結合係数と異なっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光符号分割多重送信装置。